JP2021078319A - Motor rotor and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機のロータおよび電動機に関する。 The present invention relates to a rotor of a motor and a motor.
従来、ハウジング等を含む外殻部材で密閉された内部空間にロータが回転可能に支持された電動機(モ―タ)にあっては、ロータの回転によって生じる空気の流れによって内部空間の冷却を図る構造を有するものがある。 Conventionally, in an electric motor (motor) in which a rotor is rotatably supported in an internal space sealed by an outer shell member including a housing, the internal space is cooled by the air flow generated by the rotation of the rotor. Some have a structure.
密閉された外枠内に回転自在に支持された回転子鉄心(ロータコア)が、軸方向に沿って貫通形成された複数の通風孔と、それら通風孔から回転子鉄心の外周まで径方向に延びる通風路とを有し、回転する稼働時に、冷却空気が通風孔から通風路を通って外周方向に流通する構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A rotor core rotatably supported in a sealed outer frame extends in the radial direction from a plurality of ventilation holes formed through the axial direction and from these ventilation holes to the outer periphery of the rotor core. It is known that the cooling air has a ventilation passage and flows in the outer peripheral direction from the ventilation hole through the ventilation passage during rotating operation (see, for example, Patent Document 1).
ロータコアの内部に通風孔や通風路等を設けると、ロータの強度の低下が懸念される。そこで、ロータの強度の低下を抑制しつつ、ロータの回転により冷却風を生じさせる構造を実現することが望まれている。 If a ventilation hole, a ventilation passage, or the like is provided inside the rotor core, there is a concern that the strength of the rotor may decrease. Therefore, it is desired to realize a structure that generates cooling air by rotating the rotor while suppressing a decrease in the strength of the rotor.
本開示の一態様に係る電動機のロータは、外殻部材の内部空間に配置されるロータコアと、前記ロータコアと一体に設けられる回転軸部材と、を備える、電動機のロータであって、前記ロータの外面における前記内部空間に面する部分に設けられ、前記ロータが回転することにより前記内部空間の空気を撹拌する空冷構造を有する。 The rotor of the motor according to one aspect of the present disclosure is a rotor of the motor including a rotor core arranged in the internal space of the outer shell member and a rotary shaft member provided integrally with the rotor core, and the rotor of the rotor. It has an air-cooled structure provided on the outer surface facing the internal space and agitating the air in the internal space by rotating the rotor.
一態様によれば、ロータの強度の低下を抑制しつつ、ロータの回転により冷却風を生じさせることができる。 According to one aspect, cooling air can be generated by the rotation of the rotor while suppressing a decrease in the strength of the rotor.
以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本開示の第1実施形態に係るロータ20を備えた電動機1を概略的に示す縦断面図である。電動機1は、主な構成として、ステータ10と、ロータ20と、前部ハウジング31と、後部ハウジング35と、前部軸受41と、後部軸受45と、検出器50と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an electric motor 1 provided with a
ステータ10は、ステータコア11と、巻線12と、を有する。ステータコア11の前端部側(図1中の下端部側)には前部ハウジング31が設けられ、ステータコア11の後端部側(図1中の上端部側)には後部ハウジング35が設けられる。
The
ステータコア11は、ロータ20を囲う円筒形状の部材である。ステータコア11は、積層された多数の電磁鋼板からなる。ステータコア11は、その内周面にティース(突出部)(図示せず)を有し、そのティースに巻線12が巻回される。
The
巻線12は、樹脂等によってステータコア11に固定される。巻線12は、ステータコア11の両端から突出するようにステータコア11の軸方向に沿って延在する。巻線12は、ステータコア11の両端から突出する巻線端部13を有する。巻線12には、リード線14が接続される。巻線12は、そのリード線14を介して供給される電流によって回転磁界を発生させる。ロータ20は、ステータコア11によって発生される回転磁界にしたがって、回転軸部材25と一体的に回転するようになっている。
The
ロータ20は、ステータ10の内側に配置される。ロータ20は円筒形状を有するロータコア21と、ロータコア21の軸心に同心状に一体に設けられた回転軸部材25と、を有する。
The
ロータコア21は、ロータコア21の主体をなすコア部22と、コア部22の軸方向両端に固定されたエンドリング23と、を有する。コア部22は、積層された多数の電磁鋼板によって円筒状に形成されたものである。エンドリング23は、回転軸部材25と同軸状の環状の部材であり、コア部22の軸方向両端面から軸方向外方に突出している。エンドリング23は、本開示の環状凸部の一例を構成する。
The
回転軸部材25は、前部ハウジング31に設けられた前部軸受41と、後部ハウジング35に設けられた後部軸受45とによって両端部が支持され、且つ、回転軸X回りに回転自在に支持される。ロータ20は、回転軸X周りに回転軸部材25と一体的に回転する。
Both ends of the
回転軸部材25において、前部軸受41側の方向の端部に位置する前方端25aは、前部ハウジング31から突出している。また、回転軸部材25において、後部軸受45側の方向の端部に位置する後方端25bは、後部ハウジング35が有する支持環35bから突出している。前部ハウジング31から突出する回転軸部材25の前方端25aは、例えば工作機械の主軸に直接的にまたは間接的に連結される出力軸として機能する。
In the
前部ハウジング31は、ステータコア11の前端部側に固定され、後部ハウジング35は、ステータコア11の後端部側に固定される。前部ハウジング31は、その内周部に、円筒状の外輪固定部32を有する。後部ハウジング35は、ステータコア11に固定されるハウジング本体35aと、ハウジング本体35aの内側にネジ留めされる支持環35bと、を有する。
The
前部ハウジング31の前側には、外輪固定部32を介して前部軸受41を挟むように固定リング33が固定される。固定リング33の径方向内側には、固定リング33と回転軸部材25との間をシールするシール部34が設けられる。
A
前部ハウジング31は、ステータコア11から回転軸部材25の前方端25aに向かって延在し、回転軸部材25の一部、前部軸受41および巻線端部13を包囲している。後部ハウジング35は、ステータコア11から回転軸部材25の後方端25bに向かって延在し、回転軸部材25の一部、後部軸受45および巻線端部13を包囲している。
The
前部ハウジング31と後部ハウジング35とは、後部ハウジング35側からステータコア11を貫通して前部ハウジング31にネジ留めされる長尺のネジ39を用いて、ステータコア11に一体に固定される。なお、図1ではネジ39は1本しか図示されないが、ネジ39は周方向に複数本が配置される。
The
電動機1は、その内部に内部空間2を有する。内部空間2は、上述のステータ10、前部ハウジング31、後部ハウジング35等に囲まれた空間である。ステータ10、前部ハウジング31、後部ハウジング35等により、本開示の外殻部材の一例が構成される。本実施形態に係るロータ20は、内部空間2に配置されるロータコア21と、ロータコア21と一体に設けられる回転軸部材25と、を備える。
The electric motor 1 has an
検出器50は、回転軸部材25の回転位置および回転速度等を検出するものであって、回転軸部材25の後方端25bに設けられる。検出器50は、例えばエンコーダ等からなる。
The
本実施形態に係るロータ20は、ロータ20が回転することにより内部空間2の空気を撹拌する空冷構造60を有する。本実施形態の空冷構造60は、ロータ20の外面における内部空間2に面する部分に設けられる。
The
具体的には、本実施形態の空冷構造60は、図2に示すように、ロータ20の両端部に設けられた各エンドリング23に設けられる。その空冷構造60は、エンドリング23を内周側から外周側に貫通する複数の送気孔61を含んでいる。複数の送気孔61は、エンドリング23の周方向に等間隔をおいて放射状に設けられる。
Specifically, as shown in FIG. 2, the air-cooled
図1に示すように、送気孔61は、エンドリング23の径方向外方に向かうにしたがって軸方向外方に斜めに延びるように、直線状に設けられる。エンドリング23の外周面は複数の巻線端部13に近接して対向している。各送気孔61は、それら巻線端部13に指向する状態に直線状に設けられる。
As shown in FIG. 1, the
空冷構造60は、ロータ20が回転することにより、内部空間2の空気を撹拌する。ロータ20が回転すると、遠心力の作用により、各送気孔61の中を内周側から外周側に空気が流れ、図1の破線矢印で示すように各送気孔61から外周側に空気が噴出する。ロータ20が回転しながら各送気孔61から空気が噴出することによって生じる空気流により、内部空間2の空気が撹拌される。各送気孔61から外周側に噴出して生じる空気流は、各巻線端部13に当たる。
The air-cooled
以上説明した本開示の第1実施形態に係るロータ20は、電動機1の内部空間2に配置されるロータコア21と、ロータコア21と一体に設けられる回転軸部材25と、を備え、ロータ20のエンドリング23に、ロータ20が回転することにより内部空間2の空気を撹拌する空冷構造60を有する。
The
ロータコア21は、軸方向両端面に、回転軸部材25と同軸状の軸方向外方に突出するエンドリング23を有し、空冷構造60は、エンドリング23を内周側から外周側に貫通する複数の送気孔61を含む。送気孔61は、エンドリング23の内周側および外周側の外面に開口して内部空間2に面している。
The
第1実施形態の空冷構造60によれば、エンドリング23に設けられた複数の送気孔61により、上述したように内部空間2の空気が撹拌される。これにより、ステータ10やロータ20をはじめ、内部空間2に面する前部軸受41、後部軸受45、前部ハウジング31および後部ハウジング35等が冷却される。
According to the air-cooled
送気孔61は、ロータコア21を構成するコア部22には設けられず、ロータコア21の両端部に固定される各エンドリング23に設けられる。ロータコア21においてはコア部22が主体をなすものであるから、送気孔61がエンドリング23に設けられても、ロータコア21、ひいてはロータ20の強度は低下しにくい。したがって空冷構造60によれば、ロータ20の強度の低下を抑制しつつ、ロータ20の回転により冷却風を生じさせることができる。
The air supply holes 61 are not provided in the
各送気孔61から外周側に噴出して冷却風となる空気流は、各巻線端部13に直接当たる。これにより、電動機1の稼働により高温化しやすい各巻線端部13が効率的に冷却される。
The air flow that is ejected from each
次に、上記第1実施形態の説明を援用しつつ、本開示の第2実施形態および第3実施形態を説明する。なお、以下の説明において、上記第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略または簡略にし、主に相違点について説明する。 Next, the second embodiment and the third embodiment of the present disclosure will be described with reference to the above description of the first embodiment. In the following description, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted or simplified, and the differences will be mainly described.
(第2実施形態)
図3は、本開示の第2実施形態に係る空冷構造60を備える電動機1を示している。第2実施形態の空冷構造60は、ロータコア21を構成する各エンドリング23にそれぞれ設けられた複数の第1の切欠き部62を含む。第1の切欠き部62は、図4に示すように、エンドリング23の端面23aに放射状に設けられる。第1の切欠き部62は、エンドリング23の軸方向内側に向けて凹み且つエンドリング23の径方向の内側から外側に延びる溝状に設けられる。第1の切欠き部62は、ロータコア21の両端面である外面、すなわち各エンドリング23の各端面23aに設けられる。エンドリング23の端面23aは、電動機1内の内部空間2に面する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows an electric motor 1 provided with an air-cooled
第2実施形態の空冷構造60は、ロータ20が回転することにより、内部空間2の空気を撹拌する。ロータ20が回転すると、遠心力の作用により、各第1の切欠き部62の中を内周側から外周側に空気が流れ、図3の破線矢印で示すように各第1の切欠き部62から外周側に空気が流出する。ロータ20が回転しながら各第1の切欠き部62から空気が流出することによって生じる空気流により、内部空間2の空気が撹拌される。各第1の切欠き部62から外周側に流出して生じる空気流は、各巻線端部13に当たる。
In the air-cooled
第2実施形態の空冷構造60によれば、エンドリング23の端面23aに設けられた複数の第1の切欠き部62により、上述したように内部空間2の空気が撹拌される。これにより、ステータ10やロータ20をはじめ、内部空間2に面する前部軸受41、後部軸受45、前部ハウジング31および後部ハウジング35等が冷却される。
According to the air-cooled
第1の切欠き部62は、第1実施形態の送気孔61と同様に、各エンドリング23に設けられる。このため、ロータ20の強度の低下を抑制しつつ、ロータ20の回転により冷却風を生じさせることができる。
The
各第1の切欠き部62から外周側に流出して冷却風となる空気流は、各巻線端部13に直接当たる。これにより、電動機1の稼働により高温化しやすい各巻線端部13が効率的に冷却される。
The air flow that flows out from each of the
図5は、第2実施形態の変形例を示している。この変形例の空冷構造60では、上記第1の切欠き部62に代えて、エンドリング23の端面23aに複数の第1の切欠き部63が設けられている。第1の切欠き部63は、径方向に真っ直ぐに延びておらず、周方向の一方側にやや湾曲する溝で構成される。第1の切欠き部63は、内周側から外周側に向かうにしたがって、その幅がわずかに大きくなるように形成されている。
FIG. 5 shows a modified example of the second embodiment. In the air-cooled
この変形例では、ロータ20は、第1の切欠き部63の内周側の端部が外周側の端部よりも回転方向の先方側になる方向(図5の矢印R方向)に回転方向が設定される。これにより、ロータ20が回転すると、各第1の切欠き部63の中を内周側から外周側に空気が流れ、各第1の切欠き部63から外周側に空気が冷却風として流出し、内部空間2の空気が撹拌される。
In this modification, the
(第3実施形態)
図6は、上記第1実施形態の電動機1に、第3実施形態に係る空冷構造65を付加した第3実施形態の電動機1を示している。第3実施形態の空冷構造65は、回転軸部材25の外周面に設けられる。空冷構造65は、回転軸部材25においてコア部22に近接する前側および後側の根元部分であって、各エンドリング23の内側部分にそれぞれ設けられる。空冷構造65は、略軸方向に沿って延びる複数の溝状の第2の切欠き部66と、第2の切欠き部66の両側の複数の山部67と、を含む。第2の切欠き部66は、エンドリング23の径方向内側に向けて凹んでいる。
(Third Embodiment)
FIG. 6 shows the motor 1 of the third embodiment in which the air-cooled
空冷構造65は、回転軸部材25が回転することにより、第2の切欠き部66の間の山部67がファンの羽根の機能を果たして、電動機1内の内部空間2の空気を撹拌する。これにより内部空間2が冷却される。また、空冷構造65で生じる空気流は、エンドリング23内において内周側から外周側に流動し、送気孔61内を流れる空気を加速させる。これにより送気孔61から噴出する空気流の流速が増大し、冷却効果の向上が図られる。
In the air-cooled
本開示は、上記各実施形態に制限されることはなく、適宜変更が可能である。
例えば、ロータコア21において、エンドリング23がコア部22に着脱可能であってよい。また、ロータコア21は、コア部22とエンドリング23とを一体化させた構成であってもよい。
上記第3実施形態では、ロータコア21のエンドリング23に設ける空冷構造60と回転軸部材25に設ける空冷構造65との2つの空冷構造を有するが、回転軸部材25に設ける空冷構造65のみを有するものとしてもよい。
本開示の空冷構造としては、ロータ20の回転により内部空間2を撹拌可能であって、ロータ20の外面における内部空間2に面する部分に設けられる構造、すなわちロータ20の強度の低下を抑制しつつ冷却風を発生できる構造であれば、その態様は限定されない。
The present disclosure is not limited to each of the above embodiments, and can be changed as appropriate.
For example, in the
The third embodiment has two air-cooling structures, an air-
In the air-cooled structure of the present disclosure, the
1 電動機
2 内部空間
10 ステータ(外殻部材)
11 ステータコア
12 巻線
13 巻線端部
20 ロータ
21 ロータコア
23 エンドリング(環状凸部)
23a 端面
25 回転軸部材
31 前部ハウジング(外殻部材)
35 後部ハウジング(外殻部材)
60、65 空冷構造
61 送気孔
62、63 第1の切欠き部
66 第2の切欠き部
1
11
35 Rear housing (outer shell member)
60, 65 Air-cooled
Claims (6)
前記ロータの外面における前記内部空間に面する部分に設けられ、前記ロータが回転することにより前記内部空間の空気を撹拌する空冷構造を有する電動機のロータ。 A rotor of an electric motor including a rotor core arranged in an internal space of an outer shell member and a rotating shaft member provided integrally with the rotor core.
A rotor of an electric motor provided on a portion of the outer surface of the rotor facing the internal space and having an air-cooled structure that agitates the air in the internal space by rotating the rotor.
前記空冷構造は、前記環状凸部を内周側から外周側に貫通する送気孔を含む、請求項1に記載の電動機のロータ。 The rotor core has annular protrusions on both end faces in the axial direction, which are coaxial with the rotary shaft member and project outward in the axial direction.
The rotor of the motor according to claim 1, wherein the air-cooled structure includes an air supply hole that penetrates the annular convex portion from the inner peripheral side to the outer peripheral side.
前記ロータの外側に配置されるステータと、を備える電動機。 The rotor according to any one of claims 1 to 4,
An electric motor comprising a stator disposed on the outside of the rotor.
ステータコアと、
前記ステータコアに巻回される巻線を含む巻線端部と、を備え、
前記空冷構造によって発生する空気流が前記巻線端部に当たる、請求項5に記載の電動機。 The stator is
With the stator core
A winding end including a winding wound around the stator core.
The motor according to claim 5, wherein the air flow generated by the air-cooled structure hits the winding end portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019205650A JP2021078319A (en) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | Motor rotor and motor |
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JP2019205650A JP2021078319A (en) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | Motor rotor and motor |
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